数字电路与逻辑设计实验A-朱治国新

实验内容及要求
1.测试数字实验平台的输入、输出 2.测试7400任一与非门逻辑及电平
主要知识点
1. 可编程直流电源DP832
通道选择与输出开关！！！
3通道输出：
通道1 通道2 通道3 30V/3A 30V/3A 5V/3A
数字电路需要多大的电压呢？
主要知识点
2. 台式万用表DM3058
注：通过按下Utility键， →system→配置→前开关→打开， 打开前电源键功能。
结果及故障排查方法
1.按照顺序依次检查0~9的二进制组合，LED灯的亮灭是否正确 2. 如有某个状态灯的亮灭不正确，如：0010（4）灯应该灭，但实际结果灯亮，则保 持改状态，使用一根导线，依次从输出到输入检查每个与非门的逻辑是否正确。
课后练习预设计
1. 预习74151数选器的功能，用74151实现F=ABC+ABD+ACD+BCD 2. 掌握示波器和函数信号发生器的使用，利用函数信号发生器产生1KHzTTL信号， 低电平0V、高电平5V，用示波器观察稳定波形
0 1 0 1
CLK
CPA CPB
QA QB QC QD 74390
2 3
4
5 6 7 8 9
0
0 0 0 1 1
1
1 1 1 0 0
0
0 1 1 0 0
0
1 0 1 0 1
M=10
主要知识点 1. 74390
5421BCD码
序 Qn Q n Q nQn C D B A 号 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
方法一： ①级联模100 10*10=100 ② 计数0~11, 12时清零
+5V 2QA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
1QA 1QB 1QC 1QD CLK
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 16 15 14 13 12 11 10 9 16 15 14 13 12 11 10
8-input data selector 74151
ABC与A2A1A0的关 系有顺序要求吗？
主要知识点
+5V
A=A2 B=A1 C=A0 D0=D1=D2=D4=0 D3=D5=D6=D D7=1
16 15 14 13
D
C
12 11 10
B
9
A
74151
1
2
3
4
5Βιβλιοθήκη Baidu
6
7
8
请同学们自行降C完成该逻辑表达式电路！
主要知识点
水平控制
3. 示波器 MSO1000Z
水平位移设置
水平档位设置
补偿信号输入端及接地端， 用于功能检查 模拟通道输入端 4通道
主要知识点
触发控制
3. 示波器 MSO1000Z
运行控制
调节触发电平
选择触发源
补偿信号输入端及接地端， 用于功能检查 模拟通道输入端 4通道
主要知识点
4. 设计二进制计数器，观察输入输出波形
实验内容及要求
1.利用与非门设计RS锁存器，并测试状态 2.D触发器功能测试—设计二进制计数器，观察稳定的输入输出波形， 并记录实验结果
主要知识点
1. RS锁存器
R
S
Qn
Q n+1
0 0 1 1 1 1 0 0
要求：完成该表及电路的绘制！！
1 1 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1
结果及故障排查方法
1.按照顺序依次检查ABCD的16种组合，LED灯的亮灭是否正确（即是否任意三个拨码 开关为逻辑1，则灯亮） 2.如所有状态均不亮，则检查电源是否正常。 3.如有某个状态灯的亮灭不正确，如：ABCD为0111时灯应该亮，但实际结果灯灭，则 保持该状态，使用一根导线检测。 ABC为011，则A2A1A0为011，即输出为D3，则检测D3是否为逻辑1。
实验三 数据选择器及其应用
实验目的
1.熟练掌握数据选择器的逻辑功能及测试方法 2.熟练掌握数据选择器的应用 3.掌握功能表的阅读方法
实验内容及要求
1.使用74151,采用降维图法，实现逻辑函数F=ABC+ABD+BCD+ACD 2.使用74151实现逻辑函数F=BCD+BC+AD
主要知识点
F=ABC+ABD+BCD+ACD +ABCD
数字电路与逻辑设计实验A
教师 朱治国
课程内容及要求
课程内容
●采用74系列数字集成器件完成电路的设计、搭建、调试 ●采用FPGA硬件平台完成综合性数字系统的设计及调试
课程目标
●掌握数字相关仪器仪表的使用 ●掌握传统数字电路设计方法及调试方法 ●掌握现代（EDA）数字电路设计方法及调试方法 ●能够进行电路故障的诊断、定位及解决 ●具备数据分析及报告撰写能力
主要知识点
调节高低电平
2. 函数信号发生器DG1000Z
背景灯亮，打开输出
背景灯灭，关闭输出
主要知识点
垂直控制
3. 示波器 MSO1000Z
4个通道复用一组垂直控 制按键，请先按键选中 该通道，再设置。 波形自动显示
垂直位移设置
模拟通道设置键， 点亮为打开该通道
垂直档位设置 补偿信号输入端及接地端， 用于功能检查 模拟通道输入端 4通道
n Q n 2 0 Q1
PS
NS Qn 0 1 0 1
1
要求：请同学们自行 完成电路的绘制！！
Qn 0 0 1 1
2
Qn+1 X 1 X 0
2
Qn+1 1 0 1 0
1
1
1
0 1
1
0
1
0 1
X 1
X 0
0
Q1n 1 =Q1n =D1
Q2n 1 =Q2n =D2
结果及故障排查方法
1.首先观察LED灯的状态是否为四进制计数器。 2.如果灯的亮灭状态不正确，如：两个灯都不亮或两个灯的闪烁一致，可检查以下几 个方面： ① 电源是否连接正确；②异步控制端是否为逻辑1；③信号源输出是否打开；④信 号源时钟脉冲信号是否调节为高电平5V、低电平0V；⑤电路是否搭建正确。 3. 同时连接示波器三个通道，同时观察CLK、Q2、Q1的波形，调节波形稳定，观察三 者间的关系。 4. 波形稳定请调节触发源和触发电平。
课后练习预设计
1. 利用7474设计异步四进制计数器
实验四 集成触发器及其应用 （2学时）
实验目的
1.熟练掌握函数信号发生器和示波器的使用 2.利用触发器设计时序逻辑电路并验证 3. 掌握时序逻辑电路的故障排查方法
实验内容及要求
1.利用7474设计一个异步四进制计数器，观察LED灯计数结果，观察输 入、输出波形，记录实验结果。 2.利用7474设计一个同步四进制计数器，观察LED灯计数结果，观察输 入、输出波形，记录实验结果。
AB CD 00 00 0
01 11 0 0 0
01 0 1 1 1
11 X X X X
10 1 1 X X
0 0
0 0 1 1
1 1
1 1 0 0
0 0
1 1 0 0
0 1
0 1 0 1
10
F A BD BC
F ABCBD
主要知识点
F ABCBD
A A
如何实现A~？
A 1
A
如何实现两个信 号B的连接？
如何判断不同的引脚呢？
主要知识点
4.数字集成器件
INPUT A Logic 0 0 1 1 悬空 Voltage(V) 0 1 0 1 悬空 Logic B Voltage Logic OUTPUT F Voltage（V）
课后练习预设计
1. TTL器件及CMOS器件高低逻辑电平的判断方法 2. 利用与非门设计一个四舍五入电路
74390
7400
1RD 2RD =2QA1QB
0 0 0 0 0 0 0 0
4
5
6
7
方法二： ①级联模20 10*2=20 ② 计数0~11, 12时清零
测量直流电压
测量连通性
测试发光二极管
主要知识点
3.数字实验平台
逻辑电平指示区 如何点亮一盏发光二极管呢？ 电源
电路搭建区
逻辑电平输出区
主要知识点
4. 集成数字器件
SN74HC00N
绿色：芯片生产厂商，SN代表TI （HD 代表日立公司） 橙色：器件等级，74代表民用系列 （54代表军用系列） 蓝色：器件类型，HC代表高速CMOS （LS代表低功耗肖特基） 红色： 器件逻辑功能，00代表4个两输入与非门 （10代表3个三输入与非门） 黑色： 封装， N代表DIP
下午（2:00-5:00） 罗一静 晚上（6:30-9:00） 刘双临
备注：标注时间段值班老师可完成数字电 路实验答疑
学习资源
实验中心网站 202.202.43.251
实验一
逻辑门参数测试
实验目的
1.熟练掌握可编程直流电源DP832、台式万用表DM3058、数字实验平台的使用 2.熟练掌握面包板结构及使用 3. 熟练掌握数字器件的识别 4.熟练掌握导线的制作及连线规范
实验二 组合逻辑电路的设计
实验目的
1.熟练掌握组合逻辑设计大方法 2.熟练掌握组合逻辑电路故障诊断、定位、解决的办法
实验内容及要求
1.用与非门设计一个四舍五入电路，记录相关数据
2.用与非门设计一个三人表决器，记录相关数据
主要知识点
INPUT A 0 0 0 0 B 0 0 0 0 C 0 0 1 1 D 0 1 0 1 OUTPUT F 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 需要什么样的器件实现呢？ 能否使用与非门实现呢？
主要知识点 1. 异步四进制计数器
S0 S1 PS Qn 2 0 Qn 1 0
7474是上升沿触发，如何实现下降沿触发Q2呢？ NS Qn+12 0 Qn+11 1
CLK Q1 Q2
0
1 0
0 1
1
1
0
0
1
1
0 1
1
1 0
0
1 0
0
0
S3
S2
1
CLK1=CLK CLK2=Q1
n Q n 2 0 Q1
主要知识点 1. 74390
QA QB QC QD
CPB QD
CPA QA 0
QC 0 0 1 1 0
QB 0 1 0 1 0
CPA CPB
M2
M5
1
0 0 0 0 1
主要知识点 1. 74390 8421BCD码
n n n n 序 QD QC QB QA 号
0 1
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 1 1
课后练习预设计
1. 预习74390的功能
2. 利用74390设计模24计数器
实验五
计数器及其应用
实验目的
1.熟练掌握利用集成计数器芯片完成任意模值计数器设计的方法
2. 掌握时序逻辑电路的故障排查方法
实验内容及要求
1.利用74390设计一个模24的计数器，观察LED灯的计数结果。 2.采用其他设计方法设计模24计数器，如：5*5/3*8/4*6 。
课后练习预设计
1. 预习7474触发器的功能，完成二进制设计 2. 利用7400完成RS触发器的设计
实验四 集成触发器及其应用 （2学时）
实验目的
1.熟练掌握函数信号发生器和示波器的使用 2.掌握设计RS触发器的方法，能够进行状态测试 3.掌握D触发器的逻辑功能和测试方法 4.利用触发器设计简单时序逻辑电路并验证
课程要求
●基本要求+提高要求 ●课堂练习+开放实验
课程成绩构成及开放时间
课程成绩构成
●平时成绩20% ●基于74系列器件实验考试40% ●基于FPGA器件的综合项目设计40%
开放时间 综合实验大楼 B205-206
星期一 星期二 星期三 星期四 星期五 （10.16） （10.17） （10.18） （10.19） （10.20） 上午（8:3011:30） 蔡红军 杜佳佳 李学全 王恩普 唐伶俐 张希 黄沛昱 杨龙麟 应俊 石鑫 高岚
该逻辑表达式是什么功能呢？
AB CD 00 00 0 01 11 0 0
01 0 0 1
11 0
10
0
0 1
C
AB
0 1 0 0
00
01 0 D
11 D 1 11
10 0 D 10
1
1
10 0
A0
A2 A1
00
01
0
1
0
0
1
D0 D1
D2 D3
D6 D7
D4 D5
D0=D1=D2=D4=0 D3=D5=D6=D D7=1
CPA CLK CPB
QA QB QC QD 74390
2
3 4 5 6 7
0
0 0 1 1 1
0
0 1 0 0 0
1
1 0 0 0 1
0
1 0 0 1 0
M=10
8
9
1
1
0
1
1
0
1
0
主要知识点 2. 模12计数器设计
2QD 2QC 2QB 2QA 1QD 1QC 1QB 1QA RD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
+5V
14
13
12
11
10
9
8
7474
要求：观察稳定的CLK和Q的波形， 并绘制波形，说明二者间的关系！
5 6 7
1
2
3
4
如何调节二者波形稳定？
脉冲信号 CLK
Q
结果及故障排查方法
1.首先观察LED灯的状态是否为二进制计数器 2. 同时连接示波器两个通道，同时观察CLK和Q的波形，调节波形稳定，观察二者间的 关系。